Introduction

골프장 그린은 잔디 식재 면적의 10%에 불과하지만 골프코스 중 매우 중요한 장소이며(Lee et al., 2007) 우수한 퍼팅 질을 제공하기 위해 관리 예산의 60% 이상이 사용될 만큼 집약적인 관리가 이루어지고 있다(Yoo et al., 2009). 잔디의 품질과 생육상태를 유지하기 위해서는 적절한 시비 관리가 필요하다(Bae et al., 2013). 잔디 관리에서 시비량의 기준은 질소이며(Ham and Kim, 2014) 질소는 잔디 생육에서 다른 양분의 흡수량을 유도하는 중요한 성분이기 때문이다(Kussow et al., 2012). 골프장에서는 질소의 공급을 위하여 주로 속효성 복합비료를 자주 사용해 왔고, 시비 후 비료의 용탈이나 유거에 의해 수질 오염, 잔디 생육초기 황화현상 발생, 여름철 하고현상 등으로(Lee et al., 2004) 인해 잔디상태 약화를 초래하며 급속한 생장으로 골프 경기 시 그린 스피드의 저하를 초래하여 경기자들의 불평의 원인이 발생한다. 또한, 사토로 조성된 골프장 그린의 경우 배수성과 통기성이 높고, 보수력과 보비력이 약한 것이 특징이다(Kim et al., 2010). 따라서 잦은 시비로 인한 노동력 손실과 잔디 생육 등의 문제를 개선하기 위해 완효성 비료를 사용한다(Kim et al., 2009).

완효성 질소 비료는 용탈이 적고(Guillard and Kopp, 2004), 비효의 기간이 길며 잔디의 품질과 생육을 증가시킨다고 알려져 있다(Kim et al., 2009). 완효성 비료 처리 시 비효 기간의 증대는 질소 이용을 증대시켜 식물의 지상부와 지하부의 생육을 개선시키는 것으로 알려져 있다(Park and Choy, 1986).

완효성 비료는 속효성 비료인 요소에 탄화수소 유기물을 결합하여 질소의 공급을 조절하며(Lee et al., 2001), 질소 성분의 휘발과 용탈을 막고, 질소 이용 효율을 향상시킨다(Hauck, 1984). 또한 작물의 전 생육기간 동안 재배식물이 필요로 하는 비료성분의 양을 토양에 지속적으로 공급할 수 있도록 만들어진 비료로 질소원을 용출시키기 위해 사용되는 매질의 종류에 따라 urea formaldehydes (UF), coated urea (CU), crotonyliden diurea (CDU), methylene urea (MU), isobutylidene diurea (IBDU) 등이 있고, 골프장에서 많이 사용되는 완효성 질소 비료는 MU와 IBDU가 있다(Kim et al., 2009).

Kim 등(2024)은 완효성 비료 처리 후 잔디 생육 특성을 확인하기 위해 포트에서 비료 처리 경과 기간에 따른 잔디 생육을 비교한 결과 완효성 비료 처리구에서 잔디 생장이 속효성 비료보다 오랫동안 지속된다고 보고하였다. 포트 시험에서는 비료의 처리에 따른 잔디 생육의 변화 및 요인 등을 파악하기에는 적합하지만 골프코스와 같은 포장현장에서 코스관리가 이뤄지는 경우 완효성 비료의 처리에 의한 잔디의 생육과 품질변화에 대한 실증연구가 필요하다. 일반적으로 골프코스의 관리에서 완효성 비료는 주로 그린에서 잔디 생육과 품질을 유지하기 위해 사용하고 있으며, 국내 골프장의 그린에는 크리핑 벤트그래스(Agrostispalustris L.)가 식재되어 있다. 따라서 본 연구는 골프장 그린 잔디 관리에서 주로 사용되는 완효성 비료인 MU와 IBDU의 시비 후 크리핑 벤트그래스의 생육 및 토양 특성에 미치는 영향을 조사하였다.

Materials and Methods

시험 기간 및 공시재료

본 실험은 2023년 5월부터 2023년 10월까지 한국골프과학기술대학(위도: 37.4663, 경도: 128.0769) 증식포장에서 수행하였다. 공시 잔디는 크리핑 벤트그래스(A. palustris L.)로 품종은 ‘Penn-A1’를 이용하였고, 2011년 파종하여 13년간 골프장 코스관리 기준에 준하여 관리되었다. 시험 포장의 토양은 pH와 전기전도도(electrical conductivity, EC)가 각각 6.10과 0.08 dS·m^-1로 미국골프협회(United State Golf Association, USGA)의 규격에 따라 적합한 입경 분포를 갖는 모래(사토)로 조성되어 잔디재배가 가능한 토양이었다(Table 1). 공시 비료는 속효성 복합비료(Control, straight compound fertilizer; N-P₂O₅-K₂O = 21-17-17; Namhae Chemical Co., Ltd., Korea), 완효성 MU 복합비료(slow release fertilizer of MU type; N-P₂O₅-K₂O = 19-5-10; Henan Leaf Fertilizer Co., Ltd., China) 및 완효성 IBDU 복합비료(slow release fertilizer of IBDU type; N-P₂O₅-K₂O = 12-6-18; C&L Chemical Co., Ltd., Korea)를 사용하였다.

처리구 설정

처리구는 비료의 종류 및 시비량에 따라 무처리구(no fertilizer, NF), 대조구(Control, 3 g N·m^-2·month^-1), MU 처리구(MU 3 g N·m^-2·month^-1) 및 IBDU 처리구(IBDU 3 g N·m^-2·month^-1)로 구분하였다.

실험 포장의 실험구 단위는 1 m² (1 m × 1 m)크기로 전체 포장은 15 m² 였고, 실험구 배치는 난괴법(3반복)으로 배치하였다. 공시비료 중 Control의 처리는 수돗물로 희석하여 희석액 1,000 mL·m^-2를 휴대용 압축 분무기(Trigger sprayer 700, Apollo Industrial Co., Ltd., Korea)를 이용하여 경엽에 관주시비하였다. 골프장의 잔디는 4 - 5 mm의 예고로 관리되고 있어 5 mm 정도의 속효성 비료를 잔디에 처리 시 잔디 경엽 사이에 잔류하게 되고 잔류 비료는 그린 잔디에 농도장해를 나타내기 때문에 입자가 큰 속효성 비료는 용해 후 관주시비하는 것이 일반적이다(Kim et al., 2019). MU 및 IBDU 비료의 제형은 모두 입상이었으며, 입자크기가 2.0 mm 이내로 처리 시 잔디의 경엽 사이를 통과하여 지표면에 도달할 수 있었다. 물에 용해되지 않아 관비 처리를 통해 골고루 처리할 수 없었으며 잔디 생육 중 비해는 발생하지 않아 처리구 내에서 골고루 산파하였다. 각 처리구별 비료의 시비는 2023년 5월 9일, 6월 13일, 7월 20일, 8월 22일, 9월 21일에 총 5회 시비하였다. 시험 기간 동안 병해충은 발생하지 않아 살충제 및 살균제의 처리는 없었으며, 잔디 생육 정도를 고려하여 매일 1 - 2회 관수하였다.

생육 조사 및 토양 분석

잔디 생육 조사는 처리구별 엽색 지수, 엽록소 지수, 초장 길이, 잔디 밀도 및 뿌리 길이를 조사하였다. 잔디의 엽색 지수와 엽록소 지수는 각각 엽색 지수 측정기(TCM 500, Spectrum Technologies, Inc., USA)와 엽록소 지수 측정기(CM 1000, Spectrum Technologies Inc., USA)를 이용하여 5월 18일부터 10월 16일까지 2주간격으로, 총 10회 조사하였다.

잔디의 생육을 평가하기 위해 초장은 시비 후 예초물을 깎지 않고 4일 경과 시 지표면으로부터 15 cm 자를 이용하여 경엽의 길이를 매월(5월 13일, 6월 17일, 7월 24일, 8월 26일, 9월 25일) 총 5회 조사하였다. 잔디 밀도는 제작한 밀도 측정용 코어(1 cm × 1 cm)를 이용하여, 잔디의 뿌리 길이는 제작한 코어(직경 2 cm, 깊이 10 cm)를 이용하여 최장길이를 5월 20일과 10월 20일 총 2회 실시하였다.

포장시험에서 공시비료 처리에 의한 토양의 변화를 조사하기 위해 시험 전과 시험 종료 후 토양을 각각 5월 20일과 10월 20일에 채취하였고, 채취된 시료를 음지에서 풍건하고, 2 mm 체를 통과시킨 후 분석하였다. 분석 항목은 pH, 전기전도도(EC), 유기물(organic matter, OM) 함량, 전질소(total nitrogen, T-N), 유효 인산(available phosphate, Av. P₂O₅) 및 교환성 칼륨(exchangeable potassium, Ex. K)이었고, 분석 방법은 농촌진흥청의 토양화학분석법에 준하여 분석하였다(NIAST, 1998). pH와 EC는 pH meter (Star A211, Thermo Scientific Co., Ltd., USA)와 EC meter (Star A222, Thermo Scientific Co., Ltd., USA)를 이용하여 1 : 5법으로, OM은 Tyurin법으로, T-N은 Kjeldahl 증류법으로, Av. P₂O₅는 Bray No.1법으로 추출하여 분광광도계(UV-1800, Shimadzu, Japan)를 이용하여, 교환성 칼륨은 1 N-NH₄OAc 침출법으로 추출하여 염광광도계(PFP7, Jenway, UK)를 이용하여 분석하였다.

통계분석

통계처리는 SPSS (IBM, 2020)를 이용하여 Duncan 다중검정을 통해 처리구간 평균값의 유의차를 검정하였다.

Results and Discussion

토양 화학성 분석 결과

비료 처리 전·후 토양의 변화를 조사하였다(Table 1). 시험 전과 후 토양의 화학적 특성 중 pH는 시험 전보다 감소하였고, EC, OM, T-N, Av. P₂O₅ 및 Ex. K에서 시험 전보다 증가하였다. 시험 종료 후 비료 처리구별 토양 분석 결과 무처리구와 비교할 때, 대조구 및 완효성 비료(MU 처리구, IBDU 처리구) 처리구 사이에서 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않아 완효성 비료의 처리에 따른 토양 화학성의 변화는 확인할 수 없었다. Kim 등(2009)은 완효성 비료 처리 후 토양 화학성 변화는 미미하다고 보고하여 본 연구 결과와 유사하였다. 골프장에서 사용되는 모래토양의 용적밀도는 약 1.7 g·cm^-2 내외이며, 이를 근권층 깊이인 15 cm 깊이로 환산한다면 255 kg·m^-2 정도를 나타낸다(Ku et al., 2021). 골프장의 잔디는 식재 후 추비를 통해 양분이 공급되며, 본 연구에서는 1회 시비 시 공급된 3 g N·m^-2·month^-1은 근권층 토양 중 약 11.8 mg·kg^-1 정도 공급된 것에 불과하며, 잔디 생육과정에서 공급된 질소를 이용하게 되므로 실제로 토양 중 질소를 Kjeldahl 증류법으로 분석 시 차이를 나타내기 어렵다. 이와 더불어 골프장의 모래토양은 양이온치환용량이 낮고 배수성이 높으므로 이용되지 않는 질소의 경우 관수조건에 의해 용탈되기 쉽다(Ku et al., 2021).

잔디 품질 및 생육 조사

비료 처리 직후 크리핑 벤트그래스의 5월의 엽색 지수의 범위는 7.40 - 7.51으로 각 처리구들 사이에서 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다(Table 2). 무처리구와 비교할 때, 한지형 잔디의 생육적온인 5월, 6월 및 10월에는 비료 처리구에서 엽색 지수가 높았으나, 잔디의 생육적온보다 높은 여름철인 7월, 8월 및 9월의 엽색 지수는 상대적으로 낮았다. 무처리구와 비교할 때, 완효성 비료(MU 처리구, IBDU 처리구)는 9월과 10월을 제외한 조사 기간 동안 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 시험 기간 동안 대조구와 비교할 때, 완효성 비료 처리구 사이에는 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았으며 속효성 비료인 대조구와 완효성 비료 처리구 사이에서 엽색 지수의 변화는 미미하였다. Kim 등(2009) 및 Kim 등(2019)은 크리핑 벤트그래스에서 MU 및 IBDU의 처리에 따른 잔디 엽색의 차이를 확인할 수 없었다고 보고하여 본 연구결과와 유사한 결과를 나타냈다.

완효성 비료 처리 후 잔디의 품질을 조사하기 위해 엽록소 지수를 조사하였다(Table 3). 생육기간 중 완효성 비료 처리 후 엽록소 지수의 변화는 생육적온인 5월, 6월 및 10월의 조사에서 크리핑 벤트그래스의 생육적온보다 평균기온이 높았던 7월, 8월 및 9월보다 상대적으로 높게 나타냈다. 무처리구와 비교할 때, MU 및 IBDU 처리구의 엽록소 지수는 9월과 10월 조사에서 증가했고, 대조구와 비교할 때, 완효성 비료 처리구에서는 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 완효성 비료는 토양 중 식물이 이용 가능한 암모니아태 질소와 질산태 질소의 용출량을 조절하고, 토양 중 가용성 질소량을 일정 기간 동안 유지시켜 잔디의 엽록소 함량을 높인다(Choi, 1990). Kim 등(2009)도 조성 후 3년정도 된 토양에서는 완효성 비료의 처리 후의 변화를 토양 중 가용성 질소가 증대되어 MU 및 IBDU 처리구에서 엽록소 지수가 증가된다고 보고한 바 있다. 그러나 본 연구에서는 선행연구와 달리 엽록소지수 변화를 확인하기 어려웠다. 이는 선행연구들과 달리 시험 포장의 잔디가 파종 후 13년 이상 지속적으로 관리되어 토양 중 양분을 보유하고 있었기 때문에 시험 기간 동안 양분 부족이 나타나지 않은 것으로 판단된다. 포장에서 잔디의 재배기간이 긴 경우 토양의 유기물이 증대되고, 토양 중 유기물이 미생물에 의해 분해되어 잔디에 천연양분을 공급할 수 있기 때문이다(Huh and Ko, 2008).

비료 처리 후 잔디의 생육 정도를 비교하기 위해 잔디 초장을 조사하였다(Table 4). 무처리구와 비교할 때, 5월, 7월, 8월 및 10월 조사에서 MU 및 IBDU 처리구의 초장은 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았으나 6월 및 9월 조사에서 통계적으로 유의적인 차이를 내며 증가하였다. 이 시기가 크리핑 벤트그래스의 생육 적온으로 생육이 왕성하여 무처리구에 비해 시비 후 초장이 증가한 것으로 판단된다. 이는 증식포장의 잔디 관리를 위해 지속적으로 깎기작업을 실시하므로 조사는 시비 후 4일이 경과한 1회에 한하여 조사했기 때문에 처리구별 차이를 나타내지 않은 것으로 생각된다. 선행연구에서도 MU나 IBDU 같은 완효성 비료를 크리핑 벤트그래스에 처리 시 무처리 보다 생육 및 품질이 증가하나 속효성 비료 처리구와 생육의 차이를 나타내지 않는다고 보고하여 본 연구의 결과와 유사한 결과를 나타냈다(Kim et al., 2009; 2019).

완효성 비료 시비 전과 후의 잔디 밀도 변화는 Table 5와 같았다. 시험 시작시기인 5월 20일과 시험 종료 후 10월 16일 조사에서 잔디 밀도는 각각 17.7 - 18.3 ea·cm^-2와 18.0 - 22.0 ea·cm^-2의 범위로 조사되었고, 시험 시작 시기인 5월 20일 조사에서 처리구간 잔디 밀도는 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않아 실험에 들어가기 적합하였다. 시험 종료 후인 10월 16일 조사에서 잔디 밀도는 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다. Kim 등(2009)의 결과에서도 완효성 비료 처리 후 잔디 밀도의 변화는 차이를 나타내지 않는다고 보고하여 본 연구결과와 유사하였다. 포장의 경우 조성 후 통기작업이나 수직깎기 등과 같은 잔디 관리 작업에 의해 잔디 잔디 밀도가 영향을 받기 때문으로 판단된다(Hwang and Choi, 1999).

완효성 비료 시비 전과 후의 잔디 뿌리 길이 변화는 Table 5와 같았다. 잔디 뿌리 길이의 변화는 5월 20일과 10월 16일 조사에서 각각 12.5 - 12.7 mm와 9.3 - 12.2 mm의 범위로 조사되었다. 시험 시작 시기인 5월 20일 조사에서 처리구간 뿌리 길이는 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않아 실험에 적합하였다. 10월 16일 조사에서 MU 및 IBDU 처리구의 뿌리 길이는 무처리구나 대조구와 비교하였을 때, 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 비료의 처리 후 잔디 뿌리 생육은 포트 시험에서는 뿌리 생육에 차이를 나타내기도 하지만(Kim et al., 2024) 포장시험의 경우 조성 후 생육이 완성된 포장에서 수행되므로 시비량이 동일한 경우 잔디 뿌리 길이의 차이를 나타내지 않는다(Kim et al., 2016). 이들 결과를 활용하여 뿌리 길이와 엽록소 지수 및 엽색 지수 간 매개효과를 조사할 때, 완효성비료 처리 후 뿌리 길이가 증가하는 경우 뿌리 길이는 잔디 품질인 엽색 지수에 직접적인 영향을 미치지는 않으나 잔디 품질과 엽록소 지수 간 표준화계수는 0.56 (p ≤ 0.05)이고, 엽록소 지수와 엽색 지수간 표준화계수는 0.84 (p ≤ 0.01)를 나타내어 엽록소 지수는 뿌리 길이와 엽색 지수 간 매개효과가 있음을 확인하였다. 이는 부식산 비료를 크리핑 벤트그래스에 처리하였을 때, 뿌리 길이가 증가하여 엽록소 및 엽색 지수가 증가한다는 Kim 등(2018)의 결과와 유사하였다.

MU 및 IBDU 처리 후의 잔디 생육 특성을 조사하기 위해 크리핑 벤트그래스의 잔디 생육 지수들 간의 상관관계를 조사하였다(Table 6). 엽록소 지수에 따른 초장 길이는 정의 상관성(p ≤ 0.01)을 나타냈다. Kim 등(2019)은 완효성 비료 처리 시 크리핑 벤트그래스의 질소 흡수량이 증가되어 엽록소 함량이나 지상부 생육이 증대된다고 보고한 바 있어 완효성 비료의 처리가 잔디 생육과 품질을 개선시키는 것으로 판단된다. 이는 완효성 비료 처리 시 토양 중 가용성 질소의 지속 기간이 증대되어 잔디의 질소 이용율이 증가하기 때문이다(Kim et al., 2009). 질소는 잔디생육에서 양분 흡수를 촉진하여 생육을 증대시키는 중요한 원소이다(Kussow et al., 2012). 완효성 비료는 질소를 서서히 방출하여 잔디 생장 및 생육을 조절하여 시비효과(3 g N·m^-2 처리 시)는 약 20일 정도 유지되는 것으로 알려져 있다(Kim et al., 2024). 다만, 본 연구에서는 처리 후 10일 이내에 잔디 초장을 조사하여 완효성 비료 처리 후 크리핑 벤트그래스의 생장 효과를 확인할 수 없었다. 선행 연구결과들과 본 연구결과를 종합할 때, 잔디에 MU 및 IBDU 처리는 잔디의 엽록소 지수를 증가에 따른 광합성 효율을 증대로 인해 초장의 길이를 개선시키는 것으로 판단된다(Kim et al., 2019). 이는 완효성 비료의 처리로 토양 중 가용화된 양분이 증대되어 크리핑 벤트그래스의 엽록소 함량이나 예지물량이 증가된 Kim 등(2019)의 연구를 통해 유추할 수 있다.

Conclusion

본 연구는 완효성 비료 시비에 따른 잔디의 생육과 품질의 변화를 평가하기 위해 수행되었다. 처리구는 무처리구(NF), 대조구(Control, 3 g N·m^-2·month^-1), MU 처리구(MU 3 g N·m^-2·month^-1) 및 IBDU 처리구(IBDU 3 g N·m^-2·month^-1)로 설정되었다. 완효성 비료(MU, IBDU) 처리 후 토양의 pH는 시험 전보다 감소하였고, EC, OM, T-N, Av. P₂O₅ 및 Ex. K는 증가했다. 무처리구와 비교할 때, MU 및 IBDU 처리구의 엽색 지수 및 엽록소 지수는 9월과 10월에 무처리구보다 증가되었고, 대조구와는 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다. MU 및 IBDU 처리구의 잔디 초장 평균값은 무처리구보다 증가하였으나, 대조구와는 비교할 때 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다. MU 및 IBDU 처리구의 시비 후 대조구와 비교할 때, 잔디 밀도와 뿌리 길이는 시험 종료 후 처리구별 통계적인 유의차는 나타나지 않았다. 상기 결과들을 종합해 볼 때, 완효성 비료의 처리가 대조구인 일반 속효성 복합비료 처리와 생육과 품질에 미치는 양분 이용효율 등의 영향을 좀 더 세밀하게 조사하기 위해서는 한 계절보다는 다년간의 생육비교 평가가 필요할 것으로 보여진다. 본 연구에서 완효성 비료를 잔디에 처리 시 속효성 비료와 잔디 품질 및 생육에서 차이를 나타내지 않았으나 완효성 비료 처리 시 질소 비효가 지속적으로 유지되는 것으로 알려져 있어 잔디 생장 조절을 통해 잔디관리가 용이할 것으로 기대된다.